空分膨胀机控制系统研究

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1存在的问题

空分膨胀机控制系统经常出现问题，如上位与下位通讯迟滞时间达到3～5s；程序繁琐，没有可读性和可操作性，且存在许多功能模块的错误使用；上位操作点组态错误众多；硬件中多块卡件健康灯在运行期间出现红闪，甚至出现稳态红，无法通过复位消除等。考虑到系统负荷问题和生产稳定等问题，如果因膨胀机跳车而引起整个煤化工装置跳车，造成的经济损失是可想而知的。所以，对膨胀机控制系统进行改造是十分必要的。

2改造方案的确定和实施

针对存在的问题，经过认真研究分析，决定对膨胀机控制系统进行改造。本次改造采用FOXBORO公司的高性能的、成熟的I／ASeries控制系统来替代原有的ITCC控制系统；将膨胀机喷嘴调节和防喘振调节改到I／ASeries系统中实现，其他功能和操作方式则基本不变。现场仪表和操作盘不做任何改动，只是把膨胀机的信号线重新拉电缆到备用的接线盒里，再将接线盒到DCS控制系统的备用点找到，接到相应的端子排上。本次改造用的是原有I／ASeries控制系统的备用通道，信号线接好后直接进行组态调试就行，不需要增加任何硬件和软件。改造后所有的点均采用冗余卡件；考虑到现场危险源的问题，所有点都通过安全栅后再上卡件。另外，HV01310和FV01312的电磁阀为防止线路故障和电磁阀失电而跳车影响生产的稳定性，均采用双电磁阀。

3I／ASeries控制系统的编程组态其组态包括控制功能和显示功能两部分。

3．1控制功能部分

3．1．1膨胀机的开停及控制通过就地／控制室盘选择开关，选择在控制室或就地启／停膨胀机。通过膨胀量来控制转速及喷嘴、防喘振阀控制。具备膨胀机出入口气体温度、内外轴承温度、油过滤器后的油温、出入口气体压力、润滑油进轴承油温、密封气压力、膨胀机轴振动、导流器与膨胀机出口压差、油箱液位以及油泵运行情况等监测指示功能。

3．1．2联锁保护功能系统出现保护性故障时，具有报警、停机功能；轴瓦温度、轴振动轴位移、油系统、密封气系统、出入口气体温度、压力以及转速出现异常等，系统会发出报警，并记录报警信息。

3．1．3辅助系统控制包括辅助油泵启停控制、两个油泵的互启控制、油电加热器的控制。

3．1．4喷嘴控制功能具备组态喷嘴调节器（FV01309）完成喷嘴控制，组态控制选择方式，手动／自动转换，快开／快关按钮等功能。开车时，FV01309在全关位置（即开度为0）；当机组运行时，系统联锁直接给FV01309放开0～100％，可对喷嘴开度进行调节；当机组运行信号丢失或联锁时，FV01309在全关位置。

3．1．5防喘振阀控制功能在程序联锁中，开机组时喘振调节器（FV01312）全开（即100％开度），FV01309和HV01310全关。当机组运行时，系统直接给FV01312放开0～100％，同时电磁阀带电；HV01310全开，同时电磁阀带电，据工况直接手动调节FV01312和FV01309的阀位。当机组运行信号丢失或联锁时，系统直接联锁FV01312输出100％，同时电磁阀失电；当进行紧急放空操作时，系统直接联锁FV01312输出100％，同时电磁阀失电。

3．2显示功能部分改造后的控制系统用CIO控制组态器进行组态。该系统运行平稳，功能强大，操作简单。操作画面的流程采用FoxDraw软件来完成。改造后膨胀机系统流程如图1。DCS工程师站通过工业以太网与CP通讯，连续不断地从生产过程中获得大量的信息，并及时为工艺操作人员显示设备状态，提供彩色画面详图、趋势图、报警表以及动态流程图。因此，操作人员可以通过上述画面检查各种信号的详细情况，修改设定值、改变操作方式，从而起到指导实时操作和控制的作用。

4改造控制点

鉴于安全生产的需要和对系统稳定性的考虑，控制点不但采用冗余卡件，还要经过安全栅后再上卡件。AI点共20个，其中温度点通MTL5074型安全栅后上FBM216卡；其他AI点通MTL5041／5042型安全栅上FBM216卡；AO点共2个，通MTL5045安全栅上FBM237卡；DI点共25个，通MTL5045型安全栅上FBM217卡；DO点共11个，直接上FBM242卡。5联机调试当完成控制柜接线和软件编程组态工作后，对系统进行调试，检查控制功能和逻辑、联锁保护等功能是否和原来一样。调试合格后，做好系统程序和用户程序备份，交付生产使用。6实施效果经过大家的努力，现场及系统接线，组态，回路测试，功能模拟测试等，均在大修结束之前完成。在公司2012年度大修开始后，仅仅用了两周的时间就实现了新老系统的交替，而且保证了所有重要功能的同步实现。

作者：周玉红高波徐清慧单位：河南煤业化工集团中原大化公司